因无辐射、软组织分辨率高及多参数成像等原因，磁共振已成为最重要的影像检查工具之一。但成像速度慢和噪音大是磁共振的两大Bug。
“为什么”系列第4期，聚焦磁共振噪声的产生原因，以及主流厂家的解决办法。
不管是谁，第一次接触磁共振，都会震惊于其如手提钻一样的撞击声。我做过2次，60cm孔径“完美”搭配巨大的噪音，真崩溃。
今天我们谈一下：都2021年了，为什么磁共振检查还这么吵？
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磁共振发出哪些声音？
众所周知，磁共振是安装在屏蔽机房里的，主要用来屏蔽磁场，顺便减少噪声对技师的影响。在磁共振机房，我们主要能听到两个声音：
1）不管做不做检查，磁共振都会发出类似“piu piu”、"呲呲"的声音，大概1次/秒，比较清脆。这是冷头运行的声音，虽不让人愉悦，但还是比较能让人接受的。
2）开始检查时，磁共振就会高频率发出有规律的“哐哐哐”、“哒哒哒”的声音。家庭装修时，会用电钻打墙，声音特别大。磁共振工作时的声音和电钻打墙有一拼，尤其平面回波成像序列(echo planar imaging sequence)最响，大概在110-120分贝。这会导致患者不适，焦虑，甚至暂时性听力丧失。
让我们痛苦的是后者，与其相比，冷头简直“没声音”。
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噪声是哪来的？
磁共振分为三大块：磁体、射频和梯度，今天的主角是梯度。
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很吵的梯度
我们知道，磁体有主磁场，梯度也有梯度场，两者原理都是一样的，都是“电流磁效应”。与主磁场相比，梯度场则小得多。以我院新配置的GE Architect磁共振为例，其主磁场是3.0T，梯度场强44mT/m。
梯度线圈
与主磁场的(几乎)恒定不变不同，梯度场是随时间快速变化的。根据电磁感应定律，变化的电流产生变化的磁场。当需要梯度场变化时，改变梯度线圈中的电流即可。
当线圈中有电流时，承载电流的导线会受洛伦兹力的作用。当需要切换梯度场时，电流会急剧变化，洛伦兹力也相应变化。洛伦兹力会使梯度线圈产生机械振动和位移，继而撞击到机器的托架，从而产生噪音，这就是磁共振最大的噪声源。
需要说明的是，该噪声与磁共振序列相关，不同磁共振成像序列产生的噪声会有差异。
其实偶尔吵也就算了，关键她是没完没了的吵。
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很持久的梯度
我们知道磁共振扫描很耗时，哪怕是一个磁共振平扫也要10分钟。这和磁共振成像原理有关：在主磁场下，通过射频脉冲和梯度场的配合使扫描区域(FOV)的质子产生信号，射频线圈采集信号并且将其填充到K空间，最后K空间的数据通过傅里叶变换转换成磁共振图像。
这是因为：磁共振信号采集不像平板DR那样“一蹴而就”，而是“一条一条”逐渐填充的。举个栗子，一幅300*300的磁共振图像，则至少要扫描300次(相位编码)，每一次采集300个采样点(频率编码)，形成了K空间。
如下图，以最简单的自旋回波序列(SE)为例，每次采集“一条线”Z轴梯度(绿色)开关2次，Y轴梯度(黄色)开关1次，X轴梯度(蓝色)开关1次。形成一幅300*300的磁共振图像，梯度会开关1200次。
一般头部磁共振平扫会产生124张图(T1轴位，T2轴位，DWI，T2-flair)。那么整个头部扫描中，整个梯度系统会开关124*1200=148800次。
综上，磁共振的噪声，又大，时间又长。
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很给力的梯度
一般说来，梯度场越强，切换性能越好，振动越大，当然其产生的噪声也就越强。梯度系统性能的提高，大大加快了磁共振信号的采集速度。毫不夸张的说，没有梯度系统的发展，就不可能有今天的快速成像技术。
因此，降低噪声和提高扫描速度在某种程度上来说是矛盾的。
道理是这个么道理，但真的不能忍。
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巨头们怎么解决的？
2003年诺贝尔生物医学奖曼斯菲尔德教授曾经说过：磁共振最大的不足就是噪音太大。
降噪一直是各大厂商的追求，各家也都推出了静音技术。根据噪声产生及传播方式，主要包括3类降噪方法：
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从声音源头上降噪
噪音的源头是梯度线圈。除非梯度不工作，否则一定会产生噪声。从源头彻底消除静音是不可能的，只能减小。在这方面各家都有相应的低噪声成像软件包，如GE的SilentScan，飞利浦的ComforTone，西门子的QuietX。其原理是通过智能地叠加梯度和降低切换率，提供尽可能平滑的梯度轨迹，能显著降低噪声，并使噪声更平滑、更悦耳，而不会对图像质量和扫描时间产生显著影响。举个栗子，西门子Quite Suite可以实现全序列静音，以膝关节T2 TSE序列为例，噪音降低了82%。
“所有静音技术，其实都是以其他技术指标让步得到的。”
该技术很好，明显降低了噪声，很静音；但也的确一定程度上延长了扫描时间，还导致信噪比下降了约10%。
所以，到底是追求静音还是效率，不是由你我决定，而是由病人量和下班时间决定。
西门子Quiet Suite静音平台
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从传播途中降噪
噪声传播主要有两个途径：空气传播和固体接触传播。
因此，为降低噪声传播，可以在磁体间墙体和天花板等添加吸音材料能有效减弱噪声在室内的混响，还可将静噪阻尼材料填充在磁体和梯度线圈空隙内以减弱噪声向空气中传播(GPS都有)。
更有效的方法是，在振源即梯度线圈附近阻断传播，比较著名的是佳能“Pianissimo”静音技术。她将梯度线圈放在真空腔体内，阻断声音通过空气传播；同时把梯度线圈直接固定到地板上，确保与磁体完全隔离，阻断通过固体接触传播振动，从而实现大幅降低噪声的目的。据官网介绍，Pianissimo技术可降低90%的磁共振检查噪音。
佳能Pianissimo静音技术
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从听觉上降噪
近几年非常流行主动降噪耳机，其原理就是采集环境噪音，然后产生与其反相的信号，用以抵消噪音。
主动降噪原理
主动降噪技术也可以应用在磁共振上。以梯度线圈为例，她通过引入一个额外的线圈，使其能抵消整个线圈实体结构的某些振动模式，从而降低整个结构发出的噪音，同时不削弱整个线圈要产生的梯度场。比如GE的ART (Acoustic Reduction Technology) 静音技术就是一种主动降噪技术。此外，还可以配置具备双通道(耳机和麦克风)的主动降噪耳机，同样也能显著降低磁共振噪声。
磁共振兼容降噪耳机
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小结
无论从硬件上还是序列设计上，以上方法均取得了不错的降噪效果。
其实，真的可以(几乎)消除噪音。但就像之前说的，“降噪”和“快速扫描”一定程度上是矛盾的。因此，我们想要的并不是“盲目”静音，而是在扫描时长、图像质量和噪音之间做平衡，并保证在前两者的前提下，尽力追求静音。。。
来源：医工研习社
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